Giáo trình Vẽ kỹ thuật (Nghề Xây dựng cầu đường – Trình độ trung cấp) gồm có những nội dung chính sau: Những vấn đề chung, kết cấu gỗ, kết cấu thép, khái niệm chung về bê tông cốt thép, nguyên nhân để bê tông và cốt thép phối hợp chịu lực, phân loại kết cấu bê tông cốt thép, ưu nhược điểm của bê tông cốt thép,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1BQ GIAO THONG VAN TAI
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG ƯƠNG I
GIAO TRINH MON HOC
KET CAU CONG TRINH
TRINH DO
NGHE: XAY DUNG CAU DUONG
Ban hành theo Quyết định số 1955/QD-CDGTVTTWI-DT ngay 21/12/2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung ương l
Trang 3; BQ GIAO THONG VAN TAI
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH
Môn học: Kêt cầu công trình
NGHÈ: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CÁP
Trang 4LỜI MỞ ĐÀU
Kết cấu công trình là môn học bắt buộc trong chương trình dạy đào tạo dài
hạn, nhằm trang bị cho người học nghề một số kiến thức, kỹ năng cơ bản trong công tác tính tốn kết câu cơng trình
Hiện nay các cơ sở dạy đào tạo đều đang sử dụng tài liệu giảng dạy theo nội
dung tự biên soạn, chưa được có giáo trình giảng dạy chuẩn ban hành thống nhất, vì vậy các giáo viên và sinh viên đang thiếu tài liệu để giảng dạy và tham khảo
Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Kết cầu công trình hệ trung cấp, giáo trình này gồm những nội dung chính như sau:
Chương 1: Những vấn đề chung Chương 2:Kết cấu gỗ
Chương 3: Kết cấu thép
Chương 4: Kết câu bê tông cốt thép
Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn có trong nước và với kinh nghiệm giảng dạy thực tế Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót
Trang 5MỤC LỤC LOI MO DAU Chương 1: Nhiing van dé Chung .scccccsccssssesssseessssessossssssssessssecssssessssecssssscesseesesseeeses a Chương 2:Kết cấu gỗ
Chương 3: Kết cấu thép -222¿¿2222+2+2222112122211122221111122111120.1111 xe 39
Trang 6Chương 1: Những vấn đề chung L Kết cấu xây dựng
Môn học Kết cấu xây dựng nghiên cứu về các giải pháp kết cầu ứng dụng cụ thé trong các công trình dân dụng và công nghiệp Các kết cầu đợc sử dụng phải đảm bảo về độ bền, độ cứng và tính ôn định trong suốt quá trình thi công và sử dụng Ngoài ra, khi kĩ thuật viên đa ra giải pháp kết cầu hợp lí, nó
cũng cần đợc đảm bảo về điều kiện kinh tế, tận dụng đợc nguồn vật liệu tại
địa phong, phù hợp với công nghệ chế tạo, biện pháp thi công hiện hành
ứng sử của các kết cấu trớc các tác động (tải trọng, nhiệt độ, thời
gian ) trong thực tế rất phức tạp Nhng khi nghiên cứu ta thờng tách những bộ phận phức tạp thành những bộ phận đơn giản dé phân tích, những bộ phận đơn giản này đã biết đợc cách ứng sử của chúng trớc các tác động, ta gọi
chúng là các cấu kiện Các cấu kiện liên kết với nhau tạo thành kết cấu
Nh vậy:
Cấu kiện là một phân từ chịu lực mà vai trò, đặc tính, tính chất của chúng có thể xác định đợc một cách đơn giản
Ví dụ: Cấu kiện chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm, cấu kiện chịu uốn phẳng, cấu kiện chịu xoắn (xem hình 1.1) Ta thấy mỗi cấu kiện có một tính
chất cụ thể (chịu kéo, uốn, xoắn), và những đại lợng(đặc trng cho đặc tính của
chúng) cần xác định có thê tính toán đợc (nh ứng suất s, t, biến dạng) khi biết
tác động (tải trọng, nhiệt độ )
Kết cấu là những bộ phận chịu lực phức tạp, nó đợc tạo thành từ các cầu kiện mà sự làm việc của nó (tính chất) có thể xác định đợc thông qua sự làm việc (tính chất) của cấu kiện
Ví dụ: Kết cấu đàn mái, kết cấu khung bê tông cốt thép Với kết cấu
đàn mái ta biết nó chịu các tải trọng trên mái (kế cả tải trọng bản thân) và
truyền tải trọng tới các cột (hoặc tờng ) Nhng dàn này cấu tạo từ các thanh,
mỗi thanh này có thể là cầu kiện chịu nén, cấu kiện chịu kéo (xem hình 1.2)
Trang 7thép A H1.1 Vi dy vé cdc cau kiện a) Cấu kiện chịu nén đúng tâm
pt b) Cấu kiện chịu nén lệch tâm c) Cấu kiện chịu uốn phẳng
c)
HI.2 Vớ dụ vê kêt £ ^ a0
cau (dan moi )
- Thanh AC : chịu kộo - Thanh AD: chiu non
Trong xây dựng các vật liệu sử dụng để chế tạo kết cau rất phong phú,
với môn học chỉ giới hạn ở các vật liệu đợc sử dụng phổ biến nhất Đó là các
vật liệu: bê tông cốt thép, gỗ, thép, gạch đá Từ đó chơng trình cũng phân ra thành các kết cầu theo vật liệu: Kế cấu gỗ, kết cấu thép, kết cấu bê tông cốt
II Tai trong va ndi luc
Các loại tải trọng tác dụng lên kết cấu sinh ra trong quá trình sử dụng,
chế tạo vận chuyển kết cấu, nó đợc phân loại tuỳ theo tính chất tác dụng, qui định về các loại tại trọng tham khảo trong TCVN 2737-1995
Trang 8Cách chia tải trọng theo phạm vi tác dụng đã đợc giới thiệu trong môn
học Cơ học xây dựng, theo đó ta có hai loại:
-_ Tải trọng phân bố: tải trọng phân bô trên đơn vị chiều đài
hoặc diện tích, cờng độ tải trọng biến thiên hoặc là hang sé
Cụ thể ta có:
1 Tải trọng phân bố trên chiêu dài (đều hình 1.3a hoặc
không đều hình 1.3c) (daN/cm, daN/m, KNm ) LÌ Tải trọng phân bổ trên diện tích (daN/HẺ ) hinh 1.3d
- _ Tải trọng tập trung: diện truyền tải nhỏ (coi nh điểm) q q q a) b) c) P ‘ H.1-3: Céc so dd tai e) ALN trong ss, _—/| a) tai tron, õna-bố.đềt crò lều dài AN 4 Y ) tai trong phon bố trờn chiều dài (dạng hỡnh thang) ì ) —} c)tai trong phon bố tron chiéu dai (dang tam gidc)
d) tai trong phõn bé tron diện toch e) tai trong tap trung
2 Phan loai tai trong theo giá trị tiêu chuẩn và tính toán
Các giá trị fải trọng tiêu chuẩn là đặc trng cơ bản của tải trọng Nó đợc
xác định dựa theo các số liệu thống kê (nh khối lợng ngời, dụng cụ, vật liệu trên sàn nhà, tải trọng gió), dựa theo các kích thớc hình học và loại vật liệu
của bản thân kết cấu cũng nh của các bộ phận khác tác dụng vào kết cấu Ta kí hiệu tải trọng tiêu chuẩn là ptc
Trong thực tế chế tạo, vận chuyền và sử dụng kết cấu, tải trọng phát
sinh có thể sai khác với giá trị tải trọng tiêu chuẩn ptc tính toán đợc (có thể
tăng lên hoặc giảm đi) Sự sai khác này có thể gây bất lợi cho kết cấu, nên trong tính toán thờng sử dụng giá trị tính toán của tải trọng gọi là fđi trọng
Trang 9tính toán ki hiéu 1a ptt, ptt doc tinh bằng tích số giữa tải trọng tiêu chuẩn pte
và một hệ số gọi là hệ số vợt tải (hoặc hệ số tin cậy) kí hiệu n
ptt=ptc.n
Thông thờng n®l, nghĩa là tải trọng tính toán thờng có giá trị lớn hơn tải
trọng tiêu chuẩn Tuy nhiên, khi kiểm tra ổn định chống lật, tải trọng do kết
cấu chống lật nếu giảm xuống thì làm cho kết cau bat lợi hon thi lay hệ số vợt tải n=0,9
Hệ số vợt tải đợc tra ở phụ lục 1, phụ lục 2
Cách tính ptc sẽ đợc trình bày cụ thể trong các chơng sau 3 Phân loại tải trọng theo thời gian tác dụng
Tải trọng đợc chia thành tải trọng thờng xuyên và tải trọng tạm thời tuỳ thuộc vào thời gian tác dụng của chúng
3.1 Tải trọng thờng xuyên (tiêu chuẩn hoặc tính toán)
Tải trọng thờng xuyên là các tải trọng tác dụng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình
Tải trọng thòng xuyên gồm có: khối lợng nhà, công trình (gồm khối
l-ong các kết cấu chịu lực và bao che)
3.2 Tai trong tam thoi
Tai trọng tạm thời là các tải trọng có thể không có trong một giai đoạn
nao do cua quá trình xây dựng va sử dụng Gồm ba loại, tải trọng tạm thời ngắn hạn, tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng đặc biệt
Tải trọng tam thời dài hạn gôm có: khối lợng thiết bị cỗ định, áp lực
chất lỏng, chất rời trong bể chứa va đờng ống, tải trọng tác dụng lên sàn do
vật liệu chứa và thiết bị trong các phòng, kho, tải trọng do cầu trục,
Tải trọng tạm thời ngắn hạn gốm có: khối lợng ngời, vật liệu sửa chữa, phụ kiện và đồ gá lắp trong phạm vi phục vụ sửa chữa, tải trọng sinh ra khi chế tạo, vận chuyên va lap dung, tdi trong lên sàn nhà ở, nhà công cộng lấy ở phụ lục 34, tải trọng gió
Tải trọng tạm thời đặc biệt gồm có: tải trọng động đất, tải trọng do nổ
Trang 10Khi đã có sơ đồ tính toán kết cấu và các tải trọng tác dụng vào kết cấu
thi nội lực đợc xác định theo các phơng pháp đã nghiên cứu trong Cơ học xây dựng, đó chính là các sơ đồ đàn hồi Ngoài ra trong các kết cấu bê tông cốt
thép cụ thể có sơ đồ tính siêu tĩnh, thì vật liệu làm việc ngoài giới hạn đàn hồi
nên cần kê đến biến dang dẻo khi xác định nội lực Tuy nhiên hầu hết các kết cấu ta vẫn có thể sử dụng sơ đồ đàn hồi để tính toán
Theo TCVN 2737-1995, ta cần phải xác định các fổ hợp tải trọng gồm
có tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt Tuy nhiên thực tế thờng tìm các tiết diện
có nôi lực nguy hiểm bằng cách 16 hep nội lực Theo cách này ta tính nội lực
cho từng loại tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải ) sau đó tổ hợp lại để tìm nội lực
nguy hiểm
II Cờng độ của vật liệu
Còng độ của vật liệu là đặc trng cơ học quan trong, anh hong toi kha năng làm việc của kết cấu Còng độ là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại dới tác dụng của ngoại lực (tải trọng, nhiệt độ, môi trờng ) Còờng độ vật
liệu gồm nhiều loại khác nhau tơng ứng với hình thức chịu lực: kéo, nén,
uốn
Còng độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành phần cấu trúc
vật liệu, phơng pháp thí nghiệm, môi trờng, hình dáng kích thớc mẫu thử Do
đó để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu ta phải tiến hành thí nghiệm
trong điều kiện tiêu chuẩn (kích thớc, cách chế tạo mẫu, phơng pháp và thời gian thí nghiệm), đợc qui định trong các qui phạm Thông thờng cờng độ đợc xác định theo phơng pháp phá hoại Những loại cờng độ quan trọng 1a cong
độ chịu nén, cong độ chịu kéo, cờng độ chịu uốn Phơng pháp xác định các còng độ vật liệu đợc trình bày đối với từng vật liệu cụ thé (g6, thép, bé
Trang 11Có hai phơng pháp tính tốn kết cầu cơng trinh: tính theo ứng suất cho phép và tính theo trạng thái giới hạn
1 Tính toán theo ứng suất cho phép
Đây là phơng pháp tính cô điển đã lạc hậu, tuy nhiên nó vẫn đợc một số
nớc sử dụng, cũng nh một số loại công trình, kết cầu sử dụng
Theo phơng pháp này khi tính toán thờng so sánh ứng suất lớn nhất do tải trọng sinh ra trong kết cầu với ứng suất cho phép: S max E [s ] Trong đó: Sime? tie suất lớn nhất do các tải trọng đợc tổ hợp ở trờng hợp bat loi nhất sinh ra trong tiết diện nguy hiểm của kết cấu [ s]: ứng suất cho phép [s ]= s *°/k sgh: cờng độ giới hạn của mẫu thí nghiệm k: hệ sô an toàn „ -
Khuyêt điêm của phơng pháp này là sử dụng một hệ sô an toàn k đê xét
đến nhiều nhân tố ảnh hỏng Mà hệ số này lại xác định theo thực nghiệm,
thiếu căn cứ khoa học nên tính toán ra thờng quá lớn so với thực tế Phơng pháp này đang dần đợc thay thế bằng phơng pháp tính toán theo trạng thái
giới hạn
2 Tính toán theo trạng thái giới hạn
Trạng thái giới hạn là trạng thái kể từ đó kết cấu không thể sử dụng đợc
nữa Kết câu xây dựng sử dụng hai nhóm trạng thái giới hạn 2.1 Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGHỊ)
Đây là trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực của kết cầu Cụ thê là
đảm bảo cho kết câu: không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác
động, không bị mắt ồn định về hình dang va vi tri, không bị phá hoại vì mỏi
Điều kiện tính toán là:
TÊTu (1.1)
Trong đó:
T: Giá rị nguy hiểm có thể xảy ra của từng nội lực hoặc đo tác dụng dong thời của một số lực.T đợc tinh toán theo tải trọng tính
Trang 12toán và đợc chọn trong các tổ hợp nội lực ứng với tròng hợp nguy
hiểm đối với sự làm việc của kết cấu -
Ttd: kha nang chịu lực (ứng với tác dụng của T) của tiết điện đang xét
của kết cầu khi tiết diện chịu lực đạt đến trạng thái giới hạn T,ạ đợc xác định theo đặc trng hình học của tiết điện và đặc trng tính toán của vật liệu
Điều kiện (1.1) đợc cụ thế hoá trong phần tính toán các cấu kiện cơ bản
của kết cấu thép, kết cầu gỗ và kết cấu bê tông cốt thép
Điều kiện (1-1) đợc phép dùng với trờng hợp khi T và Ttd ứng với: -_ là ứng suất do tải trọng tính toán gây ra, Tìa là còng độ tính
toán của vật liệu
- _ Tà tập hợp các tải trọng và tác động lên kết cau, Ty la khả
năng chịu lực tông thể của kết cấu 2.2 Trạng thái giới hạn thứ hai(TTGHI])
Đây là trạng thái giới hạn về điều kiện biến dạng Khi kết cấu ở trạng
thái này nó không đảm bảo điều kiện sử dụng bình thờng do biến dạng hay vết nứt vợt quá giới hạn cho phép
Kiểm tra về biến dạng theo điều kiện:
fE fy, (1.2)
Trong do:
†: Biến dạng của kết cấu (độ võng, góc xoay, góc trot) do tai trong tiêu chuẩn gâyra „
lạụ : Trị số giới hạn của biên dạng Trị số giới hạn độ võng của mot so két cau cho ở phụ lục cuối sách
Chuyên vị giới hạn cho phép đợc lây theo qui định, theo yêu câu sử
dụng của kết cầu
Chú ý: Tính toán theo trạng thái giới hạn có xét đến khả năng chịu lực
của toàn kết cấu, khác với tính toán theo ứng suất cho phép khi ứng suất tại các điểm của kết cấu đạt tới giới hạn chảy nó vẫn có thể chịu đợc tải trọng
Trang 13(hoặc tiếp nhận thêm tải trọng) Do vậy, cách tính này ân dụng đợc khả năng làm việc của vật liệu, mang lại hiệu quả kinh tẾ Cao Tuy nhiên, cách tính này
cũng cho phép xuất hiện chuyển vị và biến dạng (kể cả vết nứt) lớn Nên nó cũng bị hạn chế sử dụng trong nhiều trờng hợp nh kết cấu chịu tải trọng động,
Trang 14các kết cấu không cho phép nứt (sàn khu vệ sinh luôn tiếp xúc nớc), kết cầu
tĩnh định (vì khi ứng suất tới giới hạn chảy — xuất hiện khớp đẻo làm cho kết
cấu biến hình)
V Trình tự tính toán kết cấu
Chọn phơng án kết cấu: chọn dựa theo hình khối kiến trúc của công
trình, căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ văn, nguồn nguyên vật liệu, điều kiện
và công nghệ thi cơng
Tỉnh tốn tải trọng và tác động: giả thiết gần đúng các tiết diện ngang
rồi tính toán dựa theo TCVN 2737-95
Tính toán sơ bộ kích thớc tiết diện các cấu kiện: dựa theo sơ đồ kết
cấu và tải trọng tác dụng, tính gần đúng nội lực ở một số tiết diện, từ đó chọn
các kích thớc sơ bộ Bớc này có thể xuất phát từ kinh nghiệm thiết kế để đa ra
các kích thớc sơ bộ
Tính toán nội lực (t6 hợp nội lực)
Tính toán kiểm tra theo tiết diện đã chọn
Hình thành bản vẽ
Hà sơ thiết kế: gồm có bản thuyết mình tính toán, các bản vẽ và dự toán thiết kế Trong bản thuyết mình phải trình bày các phong án đã đợc nêu
ra so sánh và lựa chọn Phải có các số liệu xuất phát để thiết kế, phải trình bày một cách khoa học, dễ hiểu các nội dung tính toán đã làm Đơn vị thi
công căn cứu vào bán vẽ và dự toán thiết kế để lập phơng án và tiễn hành thi
công
Trang 15Chương 2:Kết cấu gỗ
1 Khái niệm chung
Gỗ là loại vật liệu xây dựng tự nhiên, phổ biến, có ở mọi vùng miền
nên kết cấu gỗ đợc dùng rất rộng rãi từ lâu đời Hiện nay, với sự phát triển của
vật liệu xây dựng, cùng với sự khan hiểm gỗ, ở các thành phố lớn gỗ ít đợc sử dụng làm các kết cấu chịu lực cho công trình nữa mà hầu hết đợc sử dụng cho
các công trình đặc biệt Tuy nhiên ở vùng sâu, vùng xa sử dụng gỗ trong các
kết cầu nhà cửa vẫn phổ biến Để sử dụng tốt và hợp lí kết cấu gỗ, cần biết
những u và nhợc điểm cũng nh phạm vi áp dụng của nó 1 Cấu trúc của gỗ
Tho ty nhiên của gỗ ảnh hỏng rất lớn tới cách mà gỗ đợc sử dụng nh
thé nào Phần chính của gỗ đợc cấu tạo từ các tế bào bồ trí đọc theo thân gỗ
Khi cây gỗ đợc khai thác tính chất và tổ chức của các tế bảo này ảnh hởng tới
cờng độ, độ co ngót của gỗ
- Vỏ cây: gồm lớp vỏ ngoài và vỏ trong, dé bảo vệ cây
- Lớp gỗ giác: màu nhạt ẩm, chứa các chất dinh dong, dé bi mục - Lop gỗ lõi: là gỗ đã chết, chứa ít nớc, khó bị mục, mọt
- Tủy gỗ: bộ phận mềm yêu nhất của gỗ, dễ mục nát, có loại xốp
Trang 16Hình 2.1: Mặt cắt ngang thân cây
A) vỏ ngoài, B) Vỏ trong, C) Lớp phát sinh gỗ, D) Lớp gỗ giác
E) Lớp gỗ lõi, F) Tuỷ gỗ, G) Thớ gỗ
2 Ưu nhược điểm của kết cấu gỗ
2.1 Ưu điểm
Gỗ là vật liệu nhẹ và khoẻ so với trọng lợng riêng của nó Khi đánh giá chất lợng của vật liệu về mặt cơ học, ngời ta dùng hệ số phẩm chất c g 6lt c=_ jt R ômử Trong đó: ø: Trọng lợng thể tích của vật liệu (KN/m)) R: Còng độ của vật liệu (KN/m) Sau đây là hệ sô phâm chât của một số vật liệu xây dựng thờng dùng: Thép Gỗ Bê tông 33,7108 c=4,5.10" _ œ25.10'
-G6 có phâm chat co hoc gan băng thép và gâp nhiêu lân bê tông -Két cau gỗ gia công dễ dàng, đơn giản, thiết bị không phức tạp -Kết cầu gỗ có khả năng gia công sẵn rồi lắp rắp tại hiện trờng
-Kết cầu gỗ là loại vật liệu phố biền và có tinh địa phơng
-Gỗ là loại vật liệu có tính thẩm mỹ cao, cách nhiệt tốt
2.2 Nhợc điểm
-Gỗ là loại vật liệu không đồng nhất, không dang hớng -Gỗ dễ bị cong, vênh, nứt nẻ khi lợng nớc trong gỗ thay đồi
-Gỗ là vật liệu dễ cháy
-Gỗ dễ bị mối, mọt, mục làm h hại trong quá trình sử dụng
-Gỗ chịu ảnh hởng nhiều của khuyết tật nh mắt gó, thớ chéo
-Giá thành cao do hiện tại gỗ trở nên quí, hiếm
3 Phân loại gỗ
Theo nghị định 10CP, gỗ Việt Nam đợc chia thành 8 nhóm:
-Nhóm I1: Gồm những gỗ có hong, sắc đặc biệt (gỗ quí) nh: lát, mun
-Nhóm 2: Gồm những gỗ có cờng độ cao nh đinh, lim, sến, tau
-Nhóm 3: Gồm những gỗ có tính dẻo, dai (cho chi, téch, săng lẻ )
Trang 17-Nhóm 4: Có tên là nhóm gỗ hồng sắc loại tốt (gỗ re, mơ, giỏi )
~-Nhóm 5: Hồng sắc loại tốt,tính chất cơ học cao hơn nhóm 4(giẻ, thông)
-Nhóm 6: Là nhóm hồng sắc loại thờng (sồi, bạch đàn, muỗng ) Nhóm
7: Là nhóm gỗ tạp (gỗ đa)
-Nhóm 8: Là nhóm gỗ tạp loại xấu (gỗ gạo, sung, núc nác )
Việc phân loại 26 nham dé quản lí và sử dụng hợp lí loại vật liệu tự
nhiên quí này Các gỗ nhóm 1,2 và 3 dùng để xuất khẩu hoặc dùng trong công trình đặc biệt
Gỗ làm công trình xây dựng đợc qui định nh sau:
-Nhà lâu năm quan trọng nh nhà máy, hội trờng đợc dùng gỗ nhóm II
làm kết cấu chịu lực, trừ lim, táu không đợc dùng Có cầu, dầm câu,
cửa cống dùng mọi gỗ nhóm II
-Nhà thông thờng nh nhà ăn, nhà ở dùng gỗ nhóm V làm kết câu chịu
lực Còn tat ca các kết cấu không chịu lực chính nh khung cửa, litô, các
kết cầu tạm thời, ván khuôn, đà giáo dùng gỗ nhóm VI trở xuống Hình 1.2: Kết cấu mái bằng gỗ Hình 1.3: Cầu gỗ 4 Phạm vị sử dụng
Kết cầu gỗ đợc sử dụng rộng rãi với các loại công trình:
Nhà dân dụng: Nhà một tầng, hai tầng, nhà công cộng
Nhà sản xuất: Kho thóc Đạo, chuồng trại chăn nuôi
Trang 18Giao thông vận tải: chủ yêu là làm cầu trên các đờng ô tô, đờng sắt
Thủy lợi, cảng: làm càu tàu, bến cảng, cửa van, cống nhỏ, đập nhỏ
Thi công công trình: gỗ đợc dùng làm đà giáo, ván khuôn
Ta thấy gỗ có thể dùng trong nhiều ngành xây dựng cơ bản (hình 1.2 và
hình 1.3), nhng với đặc điểm khí hậu và tình hình gỗ hiện nay của Việt Nam,
gỗ chỉ nên dùng ở các công trình vừa và nhỏ, không mang tính vĩnh cửu
Il Tinh chất vật lí và cơ học của gỗ
1 Tính chất vật lí của gỗ
Tính chất vật lí của gỗ đã đợc đề cập chỉ tiết trong giáo trình Vật liệu xây dựng, sau đây chỉ trình bảy những tính chất có liên quan và ảnh hởng lớn tới quá trình sử dụng gỗ trong kết cấu xây dựng 1.1 Độ ẩm Độ âm của gỗ là lợng nớc chứa trong gỗ, xác định theo (2.1): G¡- G; W= 100% (2.1) G; Trong đó: GI: Trọng lợng gỗ âm „ - - _ G2: Trong long gỗ sau khi say cho nớc bộc hơi het
Gõ mới hạ có độ âm lớn (30-50%) Đê tự nhiên trong không khí, sau
quá trình lâu dài độ 4m của gỗ dần dần thăng bằng, ít biến động Gỗ Việt Nam có độ âm thăng bằng trong khoảng 17-20% Độ ẩm ảnh hỏng lớn tới cờng độ
và sự co ngót của gỗ Do đó, trớc khi sử dụng gỗ cần thiết phải hong, say khô
để đạt tới độ âm thăng bằng 1.1 Khối lợng thể tích
Khối lợng thể tích cũng là một đặc trng về độ bền của gỗ: gỗ càng nặng thì cảng khoẻ Nớc ta có nhiều loại gỗ rất nặng (có thể chìm trong nóc) ví dụ
gỗ nghiên khối lợng thể tích là 1,1t/m*; sén 1,08 tím Ngoài ra có các loại gỗ
khá nhẹ nh sung, muỗng trắng, dới 0,45t/mỶ
2 Tính chất cơ học
2.1 Tính chịu kéo
Trang 19của gỗ dọc thớ rat cao ở độ am W=15% (g6 khô) giới hạn cờng độ chịu kéo
của gỗ thông là 10kN/cm”, mô đun đàn hồi E là 1.100-1.400KN/cmẺ
Trang 2010 40 T††— TT TT M bo [| II (TUITE e | } 100 } 30 90 | 30) 100 }
Hình 2.4 Mẫu thí nghiệm chịu kéo
Biểu đồ làm việc của gỗ thông Liên Xô (cũ) khi chịu kéo trình bày trên
hình 2.5a Khi chịu kéo không tìm thấy giới hạn chảy nên ngời ta nói gỗ dòn
khi kéo Thí nghiệm cho biết một thanh gỗ có mắt, nếu đờng kinh mắt Ê 1/ 4
cạnh tiết diện thì khả năng chịu kéo của gỗ chỉ còn 25á27% so với thanh gỗ
cùng loại, cùng kích thớc nhng không có tật
Giới hạn cờng độ chịu kéo ngang thớ của gỗ rất thấp, chỉ bằng 20á25%
giới hạn cờng độ chịu kéo dọc thớ Giới hạn cờng độ chịu kéo dọc thớ của gỗ
tuy cao song nó chịu ảnh hởng nhiều của mắt tật nên khi tính toán ngời ta chỉ
lây từ 1/10 á 1/8 giới hạn xác định đợc bằng thí nghiệm Vì vậy trong thực tế
không dùng gỗ làm những cấu kiện chịu kéo độc lập Nếu buộc phải dùng,
phải chọn gỗ có chất lợng tốt 2.2 Tính chịu nén
Lấy mẫu gỗ khô (hình 1.6) độ âm từ 10á12%, không mắt tật, có kích thớc tiết diện 202030 (cm”) đem ép Tăng dần lực đến khi mẫu bị phá hoại, lúc này
phía giữa mẫu thử có gợn nhăn do các thớ gỗ bị chùn lại, gỗ không còn khả năng chịu ép nữa
Mỗi khi tăng ứng suất nén biến dạng của mẫu thử tăng lên, biêu đồ chịu nén nh hình 2.5b Khả năng chịu nén ngang thớ của gỗ rất thấp Thí nghiệm cho biết, giới hạn nén ngang thớ chỉ bằng 1/2 giới hạn cờng độ chịu nén đọc thớ ở độ ẩm 15%, giới han cong độ chịu nén của gỗ thông Nga là 3,9 kN/cm”,
gỗ giẻ Việt Nam (nhóm 5) là 5,7 kN/cm? Khi chịu nén gỗ ít chịu ảnh hong
của khuyết tật Kết quả thí nghiệm cho biết, nếu đờng kính mắt gỗ
Trang 21bằng 1 3 cạnh tiết diện thì 1,0 cong độ của nó khi nén còn 0,9 tir 60470% giới hạn còng độ 0,8—— —— của thanh có cùng chất lợng và kích thớc nhng không có khuyết tật Tuy giới hạn cờng độ
chịu nén đọc thớ của gỗ khi
thí nghiệm nhỏ hơn nhiều so
với giơi hạn còng độ khí
kéo, nhng giới hạn này lại én xiệc-của-gôhông
định hon vì ít chịu anh hong
của khuyết tật nên nó đợc dung dé đánh giá va phân loại gỗ Trên biểu đồ nén vật liệu gỗ ngời ta thay xuất hiện biến dạng dẻo và ngời Gon nhan = - ao L/ ta nói gô làm việc nh vật ——>—-‡ƒ liệu dẻo khi chịu nén Đây 20
Winh 2dif tin chị là nguyên nhân làm cho c- nén
ờng độ chịu nén ồn định hơn cờòng độ chịu kéo -Còng độ chịu nén dọc thớ kí hiệu là Rn
-Cờng độ chịu nén ngang thớ kí hiệu là Rn”
2.3 Tính chịu uôn
Lấy một mẫu gỗ không mắt tật, tiết diện 2 2(cm”), dài 30cm đặt lên hai
gối tựa của máy thí nghiệm Các gối tựa cách mút ngoài thanh là 3cm (hình
1.7) Tác dụng hai lực tập trung cách đều gối tựa một đoạn 8 em rồi tăng dần lực P, ta thấy:
Trang 22P P — 3 80 | 80 80 30 300 Hình 2.7: Mẫu thí nghiệm chịu uốn
-Lúc đầu khi P còn nhỏ, thanh vẫn thẳng, trục trung hoà ở giữa tiết diện Trên tiết diện ngang, ứng suất nén và ứng suất kéo tại các thớ biên
có trị số bằng nhau
-Khi tăng thêm tải trọng P, trục trung hoà lùi dân xuống miễn chịu kéo của tiết diện Tại các thớ biên, ứng suất kéo lơn hơn ứng suất nén
-Tiếp tục tăng lực P thì trục trung hoà của tiết diện càng lùi sâu xuống
vùng kéo của tiết diện Tại các thớ biên, ứng suất kéo lơn hơn nhiều so
với ứng suất nén Trên hình 2.8b trình bày sự phân bố lại ứng suất trên tiết diện ngang khi gỗ chịu uốn HHTH * min * min i Ata les WY K=h> 8 max S may š ` hị>h hị>>h max=!min $ max> s en ! ? | L
| mih smax> > s min
Hình 2.8: Biểu đồ chịu uốn của gỗ
2.4 Tính chịu ép mặt (chịu nén cục bộ)
Có ba trạng thái chịu ép mặt (chịu nén cục bộ):
-ép mặt dọc thó: Lực ép mặt song song với thớ gỗ
-ép mặt ngang thớ: Lực ép mặt tạo với thé gỗ một góc 900
Trang 23-ép mặt xiên thớ: Lực ép mặt tạo với thớ gỗ một góc a
Khi chịu ép mặt dọc thớ cờng đọ của gỗ cao tơng đơng cờng độ nén đọc thớ Trong tính toán lấy chúng bằng nhau
Khi chiu ép mặt ngang thớ (a=90°) cờng độ gỗ có giá trị nhỏ nhất trong
ba trạng thái ép mặt
Khi chịu ép mặt xiên thớ, cờng độ của gỗ có giá trị trung gian giữa ép
mặt dọc thớ và ngang thớ
Reon <R'em <R em
Trên Hình 2.9 trình bày mẫu thí nghiệm chịu ép mặt ngang thớ
Ta gọi chiều dài phân tố chịu ép mặt là I và chiều dài ép mặt là lem ta có: -Nếu l/l„ < 3 thì tỉ số này càng lớn khả năng chịu ép mặt càng tăng -Nếu I/1„m 3 3thì khả năng chịu ép mặt không thay đôi
2.5 Tính chịu cắt (chịu trọ)
Trên hình 2.11 trình bày các mẫu thí nghiệm khi chịu cắt (hay còn gọi
Trang 24II Các yếu tố ảnh hởng tới tính chất cơ học của gỗ 1 Độ ẩm
Độ ẩm tăng từ không đến điểm bão hoà (khoảng 30%) thì cờng độ và
môđun đàn hồi của gỗ giảm đi Để tính cờng độ gỗ ở độ âm W, khi biét cong độ ứng với độ 4m tiêu chuẩn ở w=18% dùng công thức:
— R
RW = 1+4a(W- 18)
Hodc Ris = Rw [1 +a (W - 18)]'®
Trong đó:
R18: Cong độ gỗ ở độ ẩm tiêu chuẩn 18% _
a: Hệ số xét tới ảnh hởng của độ âm, với gô thông Liên Xô + a=0,0440,05 khi nén dọc thé + a=0,04 khi uốn ; + a= 0,03 khi cắt đọc thớ W:_ Độ âm của gỗ mà ở đó ta tính cờng độ 2 Nhiệt độ
Nhiệt độ tăng thì cờng độ của gỗ giảm đi Thí nghiệm cho biết nếu tăng nhiệt đồ từ 20á25°C đến nhiệt độ 50°C (tức là phạm vi thay đổi trong thực tế
sử dụng) thì cờng độ của gỗ giảm nh sau: Cờng độ kéo giảm 15-20%, cờng
độ nén giảm 20-40%, cờng độ trợt giảm 15-20% Tính cờng độ của gỗ ở nhiệt độ T:
Rr = Rao - b (T - 20) (2.6) Trong do:
RT: Cong d6 của gỗ ở nhiệt độ T
R20: Cờng độ của gỗ ở nhiệt độ tiêu chuẩn (T=20°C) T,20: Nhiệt độ tại đó cần xét cờng độ và nhiệt độ tiêu chuân
b: Hệ số xét đến ảnh hỏng của nhiệt độ, phụ thuộc loại gỗ và trạng thái chịu lực
Vi du nh với gỗ thông Nga:
+ Khi nén đọc thớ:b=0,35 +Khiuốn: b=0,45
+ Khi kéo dọc thớ: b=0,4 +Khi trợt dọc thớ: b=0,04
Nhiệt độ tăng nên môđun đàn hồi E của gỗ giảm đi (tới hai lân) làm cho biến dạng tăng lên Vì đó kết cầu chiu luc thong xuyên ở nhiệt độ 50°C
không đợc phép sử dụng vật liệu go
Trang 253 Thời gian chịu tải
Thí nghiệm của viện sĩ F.P Beliankin về ảnh hởng của tải trọng tác
dụng lâu dài (thờng xuyên) tới cờng độ của gỗ cho thấy: cờng độ gỗ giảm khi
chịu tải lâu dài nhng không giảm tới không mà giảm tới giá trị không đổi là
sld (ứng suất lâu dài), hình 2.14 Cờng độ bề lâu của gỗ bằng 0,5á0,6 cờng độ
giới hạn khi thí nghiệm °
nự tỉnh toán kết cầu gỗ cần chú ý thiết kế $ao cho ứng suất trong cấu 1 kiện nô không bị phá hhøấí Trên hình 2.15 trình B00 bày biêm hợp sau: au=800 Thời gian a 5a) hon cong độp n lâu (Hìnjz2.15b) hơn cờng độ l 0 2 40 80 8 100 120 140 Thời gian
Hình 2.14 Số ngày kéo dài Hình 2.15 Biến dạng
trước khi bị phá hoại của gỗ theo thời gian a) Khi ø < R› b) Khí ø > Rụ
4 Những mắt tật của gỗ và môi trường xung quanh
Gỗ là vật liệu xây dựng chịu anh hong nhiều của thiên nhiên và tác
dụng của sinh vật ở môi trờng xung quanh Đó là ảnh hởng của tật, bệnh (mắt
cây, thớ nghiêng, thớ vẹo, khu nứt) và của nam, mối, mục, mot Vi vay can
bảo quản tốt và có biện pháp cần thiết để bảo vệ kết câu khỏi sự phá hoại của môi trờng xung Biện pháp bảo quản thờng sử dụng là: trớc khi sử dụng, gỗ
phải đợc bảo quản ở môi trờng khô ráo và tốt nhất là ngâm tâm hoá chất dé
tránh mối mọt
Trang 26IIL Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm Cấu kiện chịu kéo đúng tâm khi lực nằm dọc theo trục Thu hẹp của câu kiện Khi câu kiện có chỗ giảm yếu (rãnh, lỗ ) thì hiện tợng chịu kéo đúng tâm
xảy ra khi chỗ giảm yếu này
đôi xứng với trục câu kiện
ứng suất trong thanh lL Ie II-III
chịu kéo đúng tâm tính theo Hình 3.1 Cầu kiện chịu kéo đúng tâm
công thức:
sx =Ni Fa (3.1)
Trong do:
N: lực kéo tính toán
Fth: Diện tích tiết diện đã thu hẹp của cấu kiện bằng điện tích nguyên
Fng trừ đi diện tích giảm yếu Fgy (diện tich bi khoét di) Fth = Fng - Fgy Qui định về giảm yếu
= Mọi chỗ giảm yếu cách nhauE20cm thi coi nh cung nam trén một tiết diện đề tránh | Hinh3.2 44
sự phá hoại gỗ theo đờng gẫy khúc
# Diện tích tiết diện giảm yếu không lớn quá 50% diện tích tiết
diện nguyên: Fgy Ê 50%Eng
1 Công thức kiếm tra tiết
diện Kiểm tra theo công thức:
sự =N Eu ÊRy (3.2)
Trang 27Trong đó: Rk còng độ chịu kéo tính tốn của gỗ
2 Cơng thức thiết kế tiết diện Từ (3.2) ta có: Fan? Nx Ri / 3) Có Fth thì căn cứ vào hình dáng và đặc điêm giảm yêu của tiệt diện để xác định ra các kích thớc tiết diện Vi du 3-1
Kiểm tra bên thanh quá giang có kích thóc và chịu lực nh hình vẽ (Hình 3.3) Biết Ny=40kN Thanh quá giang dùng gỗ nhóm VI, W=18%
Các số liệu:
Ta thấy các giảm yếu trên quá giang không thắng và cách nhau
một khoảng 12cm<20em nên tiết diện giảm yêu đề tính toán là:
Fay = 10 + 1,2) = 42cm” Fụ = Fug - Fey = 10.14 - 10(3 + 1,2) =
98cm” Với gỗ nhóm VI, W=18%, tra phụ lục 3 có: Rk=0,95 kN/cm” Kiểm tra: sự = N ,/Fy = 40/98 =0,41kN / cm? < Ry =0,95KN / cm?
Kết luận: Thanh quá giang đâm bảo đủ khả năng chịu lực
II Tính toán cấu kiện chịu nén
đúng tâm
Thanh quá giang
Câu kiện chịu nén đúng tâm là 120
ChitiếtAI| †—“—† 3 “
cấu kiện chịu tác của lực nén đặt trùng H
với trục của cấu kiện ~—li~-====-d + 440) [= s===
og ow 12 |
Trong kết cau go, cau kiện chịu } | 100
WH inna 4
nén đúng tâm thong gap 1a: Cét nha,
cot chống dan giao, chống ván khuôn Các thanh kèo, các thanh chống chéo trong vì kèo gỗ
Cấu kiện chịu nén đúng tâm bị phá hoại khi: - Cong d6 chiu luc khong du
- D6 6n dinh khéng du 1 Công thức kiểm tra tiết diện
Trang 28Cấu kiện chịu nén đúng tâm đủ chịu lực cần phải đảm bảo ba điều kiện:
Trang 29- Diéu kiện cong dé Điều kiện độ mảnh -_ Điêu kiện ồn định 1.1 Điều kiện cờng độ s,=N,/FuER, 1.3 Điều kiện độ mảnh 1 max = lo/tmin E [1 ] Trong các biêu thức (3.4) (3.5) thì:
sn: ung suất do lực nén tính toán tại tiết diện bất lợi gây ra Nn: Luc nén tinh toan tai tiét diện bât lợi
10: Chiêu dài tính toán của câu kiện Tính theo: lọ =m]
I: Chiều dài thực tế của cấu kiện
m: l„ax: Độ mảnh theo phơng nguy hiểm ]: Độ mảnh giới hạn, lay theo phy luc 4
m: Hệ sô phụ thuộc vào liên kêt hai đâu thanh, tra theo phụ lục 5
rmin: Bán kính quán tính nhỏ nhât của tiệt diện nguyên Tính theo công thức SBVL: r= My Fre
- Đối với tiết diện chữ nhật b la canh ngan: tpin = b/ 12
- Đối với tiết điện tròn dong kinh d: tmin = 0.25d 1.3 Điều kiện Ổn định N ụ s,= ER, (3.6) j Fy Trong do:
sn: ứng suất do lực nén tính toán tại tiết điện bất lợi gay ra Nn: Luc nén tinh toan tai tiét dién bat loi
Ftt: Diện tích tính toán của tiết diện khi xét về ôn định:
- Khi trên cấu kiện không có lỗ khuyết: Ftt=Fng
- Khi có lỗ khuyết ở giữa tiết diện (H3.3'a):
+ Nếu Fgy Ê Fng 4a Ft = Fng
+ Nếu Fgy > Eng /4 đEtt = (3/4)Fth
- Khi có lỗ khuyết đối xứng ở mép tiết dién thi Ftt=Fth (H3.3’b)
- Khi lỗ khuyết không đối xứng, không tính theo nén đúng tâm
j: Hệ số uốn dọc (phụ thuộc vào độ mảnh l tính ở 3.5), đã phân
Trang 30tích ở môn Cơ học xây dựng, cụ thể kết cầu gỗ với ER", =
312 cho mọi loại gỗ các kết qua về ôn đỉnh rút ra:
Thí dụ 3.6
Trong công tác thi công các công trình xây dựng, gố đợc sử dụng nhiễu để làm ván khuôn, cột chống Giá sử cột chống ván khuôn sàn ngòi ta bó trí
thành lới 0,6 1m Và tải trọng tính toán khi đồ bê tông sàn là qu=7,5KN/nẺ Cây chống dùng gỗ nhóm VI, độ âm W=18% Yêu cầu xác định tiết diện cột chống, biết chiều dài các cột chống là 3,1m
1) Số liệu tính
Ta có sơ đồ tính cây chống là thanh hai đầu liên kết khớp
Tra phu luc : m=1 d 10=1.310=310cm
Gỗ nhóm VII, W=18% tra phụ lục 3: Rn=l KN/cm’ Giả thiệt I>75 Tra phụ lục 4 ta có: [1] = 150
Lực nén tính toán nên cột chóng là phan tải trọng phân bồ trên diện tích 106m”: N=7,5.0,6=4,5KN 2) Tính toán Chọn cây chống tiết diện chữ nhật cók= — hb= 1,5 _ fi— =—— 310 1545 E_ 503 F® T6 1 =503em' đb =Ïk A =5,8em
Chọn b=8em; h= kb=1,5.8=12cm Tiết diện dùng cây chống là §“12cm
Kiểm tra lại tiết điện cây chống đã chọn: Kiểm tra theo điều kiện độ mảnh:
Imin =b 12=8/,12= 2,3lcm
I max = lo/Tmịạ = 310/2,31 = 134 > 75 : phù hợp giả thiết
Mặt khác I max = 134 < [1] = 150 Điều kiện độ mảnh đảm bảo
Vì cây chống tiết diện nguyên nên điều kiện cờng độ tự thoả mãn
Kết luận: Chọn cây chống ván khuôn 812cm
Trang 31II Tính toán cấu kiện chịu uốn phẳng
Cấu kiện gỗ chịu uốn phẳng rất phổ biến, hay gặp đó chính là dầm sàn
gác, dầm trần, dàn giáo, ván thi cơng sản Khi tính tốn cầu kiện chịu uốn
phẳng phải tính toán theo trạng thải giới hạn 1 (còng độ) và trạng thái giới hạn 2 (biến dang) 1 Kiểm tra khả năng chịu lực 1.1 Kiểm tra về cờng độ 1.1.1 Kiểm tra điều kiện ứng suất pháp § max "Mmạk “th Ê mRỤ : (3.19) 1.1.2 Kiém tra điều kiện ứng suất tiếp Q5: t= BR (3.20) "cng
Khi dam ngắn mới cần kiểm tra theo ứng suất tiếp Dầm coi là ngắn khi
tỉ số giữa chiều dài tính toán và chiều cao tiết diện l/h Ê 5
Trong (3.19), (3.20) thì:
Mmax: Mô men uốn tại tiết điện bất lợi do tải trọng tính toán gây
ra
Wth: Mémen chống uốn của tiết diện ngang đang xét
smax: ứng suất tại vi tri bất lợi do mômen uốn tính toán gây ra
m: Hệ số điều kiện làm việc, lấy ở phụ lục 6
t: ứng suất tiếp tại vị trí bất lợi do lực cắt tính toán gây ra
O: Lực cắt tính toán tại vị trí bất lợi
Š.: Mômen tĩnh của phân bị cắt lấy với trục trung hồ
J„„: Mơmen quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà
b„: Chiều rộng tiết diện
R.: Cờng độ chịu cắt tính toán theo phơng đọc thớ của vật liệu
Trang 33=k Ê (3.23)
Trong do:
fax /l: Độ võng tong đối (vị trí bất lợi) do tải trọng tiêu chuẩn gây ra
k: Hệ số tính võng (lấy theo bảng tra SBVL) Cho tại phụ lục 8 Pte: Tong tải trọng tiêu chuân tác dụng lên dâm Lây theo PL8
1: Nhp dâm | - - -
E: Môđun đàn hôi của gô Phụ thuộc vào từng loại gô, thay đôi trong pham vi rộng E=(600á2000)KN/cm”.Tính tốn thơng th- ờng có thể lấy theo gỗ thông Nga E=1000 KN/cm’
J: Mômen quán tính của tiết diện đang xét lấy với trục tong img 1 / n 9: d6 vong tong déi cho phép lay theo qui phạm ( tra phụ lục 7)
2 Công thức thiết kế tiết diện
Chọn kích thớc tiết diện, có thể sử dụng theo một trong ba cách sau:
2.1 Chọn kích thóc tiết diện theo điều kiện cờng độ
Trớc hết ta hay chọn hình dáng tiết diện Thông thờng với cấu kiện gỗ
chịu uốn ta chọn tiết diện chữ nhật tiết diện b'h Trong đó giả thiết trớc tỉ số k=híb = (1 á2), h là cạnh song song với mặt phẳng uốn
Mmax
Wy 3 (3.24)
2 Ru
Có Wyc, ta tim doc b’h, rồi kiểm tra theo (3.20), (3.23) nếu
cần 2.2 Chọn kích thóc tiết diện theo điều kiện độ cứng Tix điều kiện về độ cứng (3.23) ta có: kPPn J= (3.25) tc 0 E
Có J ta tim doc cdc kích thớc của tiết điện (ví dụ b'h của tiết diện chữ
nhật) sau đó kiểm tra điều kiện cong do néu can
Trang 34+ Từ (3.25) tìm: J đ (kích thớc tiết diện 2)
Trang 35Trong hai tiết diện ta chọn tiết diện lớn hơn Thí dụ 3.7 sO |đ„ =4KN/m Chọn tiết diện cho một a A” \dy = ASSEN /n d —JP=150|_ dim gỗ biết : nhịp dằm po So = „02, vấn sm s I=4,5m; chịu tải trọng tiêu Aãm Ÿ chuẩn q„=4kNm và tải trọng : tính toán qụ=4,85 kNim; (hình [ (W)kNm 3.6a) độ vong tong đối cho "TỦ, Hình 36 phép líng = 1/250; E=10N/cHẺ Lời giải 1) Số liệu tính toán - Chọn gỗ nhóm IV, W=18% d Ru=1,5 kN/cm’ Tinh và vẽ biêu đồ mômen cho dầm nh hình (3.6b) 2 qụ 485452 -M max = = =12,28KNm = 1228KNÑcm 8 8
Chon tiét dién chit nhat, gia thiét k=h/b=1,25
Trang 37- Kiểm tra điều kiện ứng suất tiếp:
5h=100cm<l=450em đ khôngthuộc loại dầm ngắn,không cần kiểm tra
- Kiểm tra Save
Do m=1 phi hop voi gia thiét nén khéng cần kiểm tra vì b và h đều lay lớn hơn yêu cầu
- Kiểm tra điều kiện biến dang:
Tra phu luc 8 cé: k=5 384; P,, =q.1= 4.4.5 = 18kN E= I0 N/ cmỈ = 10” kN/ cm” fm 5 PL 5 18450 18225000 1 ax te = = 3 42 1= 1 384 EJ, 384 10.10 384.10 210 ‘ma xX 1=1 210>1 m= 1250
Điều/kiện Biên dạng không bảo đảm
Chọn lại tiết diện: chọn b“h=15 22cm”
Tính lạiJx:J¿= bh’ I2=1522` 12= 13310cmf
Kiểm tra lại điều kiện biến dang: /
max= 5 ,18450 = lI«< I=_Ì
I 384 1013310 280 mạ 250
Điều kiện biến dạng đảm bảo
4 Kết luận: Tiết điện 15722 (cm?) là đạt yêu cầu 3 Qui định cắt vát đầu dầm Khi cần hạ thấp chiều cao kiến trúc tại gối tựa (nh vị trí | t+ dầm phụ kê vào dầm chính) có | thể cất vát Bề sâu lớn nhất cho =
ow — sgdidicn efh| ¢24a |
phép cua ranh cat vao thớ bị kéo ở đầu đầm phụ thuộc vào ứng Hinh 3.7
Trang 38(hình 3.7) Đề tránh cho cấu kiện bị toác, gẫy hoặc nứt thì kích thớc rãnh cắt
phải tuân theo qui định của tiêu chuẩn
ứng suất tiếp trung bình tại gối tựa, khi phản lực gối tựa là Q:
t = Q/bh (3.26) Hình 3.7 thì a: là bề sau rãnh khắc; c:bề dài vật tựa; c1:chiều dai cat vat
a,c, cl: doc lay theo qui định nh sau: t „ 3 0,06 kN/cm2 thì aÊ 0,10h;
ti 90,04 KN/cm? thi afi 0,25h; t „ ® 0,025 kN' cnỶ thì aÊ 0,5h
Ngoài ra a còn phụ thuộc chiều cao h của đầm:
h>18cm thi aE 0,3h;h=12418cm thi aE 0,4h;h<12cm thì aÊ 0,5h
Chiều dai cat vat: cl 3 4a; bề dài vật tựa: cÊ h
Rãnh cắt nên làm vát tránh gây tập trung ứng suất đễ làm nứt dầm
Nếu gân gối tựa có lực tập trung lớn thì không đợc cắt rãnh
IV Cấu kiện chịu uốn xiên
Cấu kiện chịu uốn xiên thong gap là xà gỗ (hình 3.8), li tô Cầu kiện
chịu uốn xiên cũng cần đảm bảo 2 điều kiện: Điều kiện công độ và độ cứng
Xà gồ chịu tải
trọng trực tiếp từ mái, tải
trọng q không nằm trong mặt phẳng đối xứng nào
của tiết diện, nh vậy xà
gô chịu uôn xiên Đề xét
sự làm việc của cầu kiện "Go ` 7 N `
ma wok Hinh 3.8 TC
chịu uôn xiên ta sẽ xét ›
sự làm việc của một thanh xà gồ
1 Công thức kiểm tra Xét thanh xà gồ nh hình 3-10 1.1 Kiểm tra cờng độ
Trang 39* max —- = + ER, (3.27) WwW Wy q
Tải trong q tac dung lên xà go d-
gc phân ra thành hai thành phần vuông ¢ ` W
góc nhau trùng với trục quán tính chính |
trung tam cua tiết diện (hình 3.9): qx =q.sina qy =q.cosa Mômen do q gây ra, cũng đợc phân ra hai thành phần: M™*, = Max COS a M™*, = Mumax -Sin a
u™*, mémen uén tính toán tai Hinh 3.9
tiết diện bất lợi lấy với
trục x và trục y do các
thành phần tải trong qx va qy gây ra
W,x, mô đun kháng uốn của
tiết điện bắt lợi lẫy với
truc x,y
Sma¿ ứng suất tại tiết điện bất
lợi do Mmax gây ra
Trang 40Fined] 8 Độ võng tơng đối theo phơng thắng đứng tại vị trí bất lợi
:xmax í¡, Độ võng tơng đối theo phơng x tai vi tri bat lợi do thành
phần tải trọng qx tiêu chuẩn gây ra Khi tính độ võng theo phơng x ta dùng mômen quán tính của tiết diện lấy với trục y (y) Xem công thức tính (3.23)
„max í¡, Độ võng tơng đối theo phơng y tại vị trí bất lợi do thành
phần tải trọng qy tiêu chuẩn gây ra Khi tính nó ta dùng mômen quán tính của tiết diện lấy với trục x (Jx) Xem công
thức tính (3.23) , „
Lực tác dụng lên xà gô là các lực tập trung đặt tại vị trí câu phong cất
xà gỗ, các lực này đặt gần nhau và cách đều thì khi tính toán coi nh lực phân bố đều 2 Thiết kế tiết diện , bh My Mnax Sina Từ điều kiện (3.27), =m =tga va = * tạ có: ma M”" X cosa WwW, b Mo" (+ ktga )ER u Wy Từ đây ta có công thức đề thiết kế tiết diện chữ nhật: wsM,””q, kiga) x (3.29) Ra Có Wx chọn tiết diện, sau đó kiểm tra điều kiện biến dạng Liên kết kết cấu gỗ I Khái quát
Mục đích của liên kết kết câu gỗ là đề tăng chiều đài, mở rộng tiết điện
hoặc đảm bảo sự truyền lực giữa các cấu kiện của kết cấu, làm tăng độ cứng
chung cho toàn kết cầu Một lợi thế của gỗ là rất dễ liên kết
Có bốn loại liên kết chính đợc sử dụng đề liên kết gỗ với gỗ: